高分子材料化学概论课件

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1、2.1基本概念2.2高分子化合物的合成2.3高分子化合物结构和性能的关系材料化学第二章—高分子材料化学概论2.4工程高分子材料简介2.5功能高分子材料简介12021/9/17高分子材料已广泛用于工农业生产以及日常生活等各个领域。本章对高分子化合物的基本概念、合成反应、结构与物性的关系以及一些重要的或新型的工程材料和功能材料作一概要性的介绍。材料化学第二章—高分子材料化学概论22021/9/172.1基本概念一、高分子化合物及其特点高分子化合物大都是由一种或几种简单的化合物经无数次有规或无规的重复聚合而形成的大分子化合物，因此又常称为聚合物或高聚物。其最早的含义是指分子量很大，通常低

2、分子的分子量都在1000以下，而高分子的分子量多在5000甚至10000以上。因此分子量很大确实是高分子化合物的特征，是高分子与低分子的一个最根本的区别，也是高分子物质具有各种独特性能如较高强度、较好的弹性32021/9/172.1基本概念和可塑性等的基本原因。而分子量介于1000到5000之间的究竟是属低分子还是高分子，就要由它们的力学性能来决定了。高分子化合物一般具有较高的强度和弹性，而低分子化合物则没有。故其分子量必须达到使其力学性能与低分子化合物具有明显差别时，才能称其为高分子。事实上，与低分子比较起来，无论从分子量到组成。还是从结构到性能，或从合成到应用，高分子都有其自身

3、的特点。其主要表现在以下几方面：42021/9/172.1基本概念第一，在分子量和组成上，高分子的分子量很大，这是一个显著特点。但其化学组成一般都比较简单，常由许多相同的基本结构单元以共价键结合成高分子链。例如聚乙烯是由许多乙烯分子聚合而成的：52021/9/172.1基本概念像乙烯这样能聚合成高分子化合物的小分子称为单体。组成高分子链的每一基本结构单元(如上面的—CH2—CH2—)称为链节。链节数目即简写式中括号外面的n称为聚合度。显然高分子的分子量M应为：M＝聚合度(n)×链节式量例如聚乙烯的分子量应为为＝n×28。在合成高分子的反应过程中，影响反应的因素很多。目前的合成技术还

4、不可能使各分子链增长到同一长度，即62021/9/172.1基本概念合成得到的高分子链的聚合度总是不同的，分子量大小当然也就不一样。所以合成高分子化合物实际上是链节相同而分子量不同的同系聚合物的混合物。通常所说的分子量是平均分子量，聚合度也是平均聚合度。高分子化合物中，分子量大小不等的现象称为高分子的多分散性。这种现象在低分子中是不存在的，每一种低分子都有一个而且只有一个固定的分子量。第二、在结构上，高分子中原子与原子间大都以共价72021/9/172.1基本概念键相互结合。其构型可以分为二种。一种是线型结构，另一种是体型结构。如图2—1所示。线型结构的特征是分子中的原子以共价键相

5、互联结成一条很长的卷曲状态的链(称为分子链)。体型结构的特征是链之间还存在着共价键结合，使得链与链之间交联起来形成三维空间的网络结构。具有线型结构的高分子称为线型高分子化合物，具有体型结构的则称为体型高分子化合物。有些高分子是带有支链的，称为支链高分子化合物，如图2—82021/9/172.1基本概念1(b)所示，它仍属于线型结构。还有一些高分子，链间有交联，但交联程度较小，这种结构常称为网状结构，用于体型结构，如图2—1(c)所示。图2-1高分子的分子结构示意图92021/9/172.1基本概念第三、在性能上，高分子由于其分子量很大，分子间作用力较强，所以通常都处于固态或凝胶态，

6、而没有气态，并且有较高机械强度。由于分子是由共价键结合而成的，故有较好的绝缘性和一定的耐腐蚀性能。由于分子链很长，分子的长度与直径之比都在1000以上，故有较好的可塑性和高弹性。高弹性是高聚物独有的性能。此外，高分子在溶解性、结晶性、熔融行为、溶液的行为等许多方面都与低分子有很大的差别。这些性能上的特点，归根结底还是102021/9/172.1基本概念其结构上的特点所造成的。二、高分子化合物的命名高分子化合物有许多种命名法，故一种高聚物往往有几个不同的名称。现将几种常用的命名法介绍如下：第一，俗名。天然高分子常采用俗名。例如纤维素、淀粉、明胶、蛋白质等等。第二，普通命名法。它是按组

7、成高聚物的单体名称来命名，并在单体名称前面加一“聚”字。例如由氯乙烯聚合112021/9/172.1基本概念生成的高聚物称为聚氯乙烯；由己内酰胺聚合生成的高聚物称为聚己内酰胺；由己二酸与己二胺聚合生成的高聚物酰胺称为聚己二酰己二胺等等。由二种或二种以上单体经加聚反应形成的高聚物则常采取在单体名称后面加“共聚物”来表示。例如由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯共同参加聚合反应得到的高聚物就称为丙烯腈—丁二烯—苯乙烯共聚物。上述几种聚合物的结构分别表示如下：122021/9/172.